煤气化技术“百花争艳”护航高碳能源低碳化利用
——第二届煤气化技术经济研讨会暨煤化工产业低碳发展模式研讨会回顾
　　编者按  缺油、少气、煤炭相对丰富的资源禀赋使得煤炭在我国能源结构中占有相当重要的位置，而且在未
来相当长的时间内，我国对煤炭资源的倚重趋势难以改变。近年来我国煤化工产业发展迅速，规模庞大。传统煤
化工和新型煤化工项目均不能回避其能耗高、资源消耗量大、二氧化碳排放多等诸多弊端，通过先进煤气化技术
降低能耗、物耗，达到节能减排的目的，使煤化工项目符合低碳发展方向，提高产业竞争力，促进产业长远健康
发展，已成为业内关注的焦点问题。近年来，我国多种具有自主知识产权的煤气化技术在工业化方面取得很大进
展，完全能够与国外技术媲美，可以说当前我国煤气化技术发展已进入“百花争艳”时代，煤气化技术的发展和
完善将为煤化工产业的低碳化发展提供有力保障。6月3～4日，中国化工信息中心和中建海洋化工控股有限公司
联合举办“第二届（2010年）煤气化技术经济研讨会暨煤化工产业低碳发展模式研讨会”，来自政府、科研单位、
工程咨询机构和国内煤化工企业界的人士共同探讨低碳经济形势下我国煤化工产业和煤气化技术的发展方向。本
刊特摘录部分精彩发言，以飨读者。
　　
　　
着力发展高碳能源低碳化利用构建新型低碳能源供应体系
国务院参事、国家能源专家咨询委员会主任  徐锭明
　　低碳经济是指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽
可能地减少传统化石能源等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经
济发展形态。
　　发展新能源可以少排放、不排放二氧化碳，可以再利用、后处理二氧化碳，而煤的洁净利用已列入我国新能
源领域。缺油、少气、煤炭资源相对丰富的资源条件决定了在今后相当长的历史时期内，煤炭仍将是我国基础能
源和主体能源。煤的清洁利用，就是要做到高碳能源低碳化利用，构建新的低碳能源体系。要沿着高碳能源低碳
化利用之方向，着力构建新型低碳能源供应体系，为经济和社会可持续发展提供清洁、高效、多元、低碳的绿色
能源，努力实现建设能源生态体系，促进能源生态文明的最终目标，为推动人类进入新的文明时代贡献力量。结
合当前我国已经进入低碳经济时代的形势，煤化工产业发展面临的主要问题是如何实现高碳能源的低碳化利用，
要以低碳为目标调整产业结构，以低碳为目标调整产业结构，以环境要求调整产业方向，以生态和谐调整产业布
局。立足国情发展绿色经济、低碳经济，是促进煤化工产业沿着正确轨迹健康可持续发展的内在要求。
　　
　　
一批HT-L气化装置将陆续开车
北京航天煤化工工程公司副总经理  丁建平
　　HT-L煤气化装置的关键设备是气化炉及烧嘴,主要有以下特点：
　　1．干煤粉进料。其优点是进料气化效率高，冷煤气效率达到80％～83%，碳转化率≧99%；HT-L煤气化装置
采用先进成熟的干煤粉浓相输送技术，以氮气或二氧化碳输送，固气比最高可达450Kg/m3，载气量小；气化强度
高，设备尺寸小，结构紧凑。
　　2．气化炉炉膛允许操作温度为1250～1850℃。其优点是煤种适应性广，煤的灰熔点可选范围宽，易于实现
原料煤的本地化；碳转化率高、粗合成气品质好，CH4含量低，出口有效气体(CO+H2)成分≥90%, CH4含量≤500ppm。
　　3．采用单烧嘴顶烧组合燃烧器。其优点是安装、维护、调试方便；炉内煤粉热解区、火焰燃烧区、烟气射
流区、烟气回流区以及二次反应区分布合理，反应停留时间能够满足气化要求；烧嘴结构设计合理，具有良好的
气化性能，可使氧与煤粉混合充分，煤粉反应完全，火焰形状、稳定性好。
　　目前采用HT-L气化技术能够制造日处理煤750t和1500t两种规模气化炉，日处理煤2500t规模的气化装置
正在研发过程中。
　　应用HT-L气化技术已在安徽临泉和濮阳龙宇建设两套示范装置。安徽临泉化工示范项目气化装置自2009年
4月15日至目前稳定运行，共产甲醇18.7万t，开工率大于90％；HT-L气化炉烧嘴连续运行时间为125天；最
高甲醇日产587t，2010年4月起，日产甲醇568～587t；最低吨甲醇耗煤1.28t；冷煤气效率达到80％以上，一
般从气化准备开车到送出合格合成气可控制在2h内。濮阳龙宇化工示范项目也正在进行连续长周期生产。
      从2008年底两套示范工程相继开车成功开始，HT-L气化技术得到了市场广泛的关注和认可，在氮肥和甲
醇市场已经签约了一批项目，现正在实施，从2010年底开始，将有以下新项目陆续开车：河南煤业中新化工30
万t/a甲醇、山东鲁西化工30万t/a合成氨、山东瑞星化工30万t/a合成氨、内蒙诚峰石化2亿m3/a合成天
然气、河南晋开集团60万t/a合成氨、黑龙江龙煤30万t/a甲醇、安徽临泉化工二期18万t/a合成氨、安徽
昊源30万t/a合成氨、昊化骏化60万t/a合成氨项目等。


两段式干煤粉气化技术进军国际市场
西安热工研究院气化技术研究所所长  李小宇
　　两段式干煤粉加压气化技术采用干煤粉进料，其特点和优势在于喷嘴不需雾化，寿命长，不需设备用炉；冷
煤气效率高，氧耗低；有效气成分（CO+H2）高，可达90%；对灰含量要求低，可气化灰分含量5%～35%的煤种；
碳转化率高，灰渣含碳量小于0.1%。气化炉采用水冷壁结构，设计寿命长达20年，可气化灰熔点1500℃以上的
煤种，气化炉冷启动时间仅2小时左右。
　　与国外先进干法气化技术和水煤浆气化技术相比，两段式干煤粉气化技术冷煤气效率高，比氧耗低，可省略
冷煤气循环激冷流程，使得系统自耗功大幅度降低，同时煤气冷却器及净化系统的设备尺寸大大减小。
　　两段式干煤粉气化技术已开发出激冷流程和废锅流程工艺包，已采用该技术的项目有：
　　华能绿色煤电示范工程（天津）：发电功率250MW，气化炉处理煤量为 2000t/d (全废锅流程），计划2011
年上半年投产。
　　内蒙世林30万t/a甲醇项目：气化炉处理煤量为1000t/d (激冷流程），计划2011年上半年投产。
　　内蒙呼伦贝尔60万t/a甲醇项目：气化炉处理煤量2800t/d，计划2012年投产。
　　美国宾西法尼亚IGCC项目：气化炉处理煤量2000t/d，计划2013年投产。


氧气分级气化技术工业化成果初现
清华大学热能工程系副教授  张建胜
　　氧气分级气化技术的工艺过程是原料（水煤浆、干煤粉或者其他含碳物质）通过给料机构和燃料喷嘴进入气
化炉的第一段，采用纯氧作为气化剂，采用其他气体，如O2或与O2以任意比例相混合的CO2、N2、水蒸汽等作
为预混气体调节控制第一段氧气的加入比例，使第一段的温度保持在灰熔点以下；在第二段再补充部分氧气，使
第二段的温度达到煤的灰熔点以上并完成全部的气化过程。在分级给氧状态下，完成80%碳转化的时间向后推移，
碳的转化过程更加均衡，也有利于发挥气化炉有限空间的燃烧和气化功能。通过氧气的分级加入，将煤的气化反
应过程从三个阶段变为五个阶段，即脱水分和挥发份→燃烧→气化→再燃烧→再气化，在化学反应过程上有着本
质的区别。
　　氧气分级气化技术创新点主要在于：由于氧气分级供给，气化炉主烧嘴给氧量与反应需氧化学当量脱离约束，
减少了主烧嘴的氧化负荷，改善了主烧嘴的工作环境，延长了其运行周期；比不分级气化炉轴向温度均衡，长径
比可加大；改善了炉内的温度场，提高了炉内的平均气化温度，使有效气体成分提高。
　　目前已应用氧气分级气化技术在山西阳煤丰喜肥业（集团）临猗分公司20万t/a醇装置一期工程上建成了
两台日处理500t煤、操作压力4.0MPa的工业化装置，并于2006年1月一次投料成功，3年来运行稳定，年开工
率达94.6%，年负荷率达120%，主烧嘴可连续使用106天。


投资合成气制乙二醇项目需谨慎
中国化工信息中心咨询事业部项目部经理  杨卫兰
　　随着化纤行业对乙二醇需求的增长，近年来我国乙二醇市场缺口巨大，2009年世界主要进口国家和地区乙二
醇进口量970万t，其中我国583万t，占60%，是国内总需求量的75%左右。庞大的市场缺口使投资合成气制乙
二醇这一新型煤化工项目成为煤气化下游发展的焦点。
　　我国拥有具有自主知识产权、世界首创的合成气制乙二醇20万t/a示范项目已在通辽建成投产，继而河南
也有5个20万t/a项目进入建设阶段。合成气制乙二醇的核心技术单元包括合成气净化、CO氧化偶联、草酸酯
加氢、乙二醇精制。目前世界乙二醇生产主要采用环氧乙烷直接水合法，从已掌握的数据看，煤制乙二醇成本低
于石脑油裂解制乙烯乙二醇成本，但相比乙烷裂解制乙烯乙二醇成本还是有差距。
      尽管我国乙二醇供不应求，但世界乙二醇的生产能力已经出现过剩的态势。由于北美等地需求相对不旺，
当地生产厂家将目光转向亚洲，竭力抢占我国市场。除加拿大、美国和日本这些传统向我国出口乙二醇的国家外，
目前沙特阿拉伯等中东国家以其廉价的乙烷原料为基础生产的乙二醇在我国市场的份额正在迅速扩大。
      合成气制乙二醇技术的应用可在一定程度上缓解国内乙二醇严重依赖进口的局面，调整乙二醇产业结构，
但装置要达到“安、稳、长、滿、优”运行尚需时日。
　　因此，现阶段宜继续完善煤制乙二醇工艺，待技术成熟后再大规模进行推广应用，以免给企业造成不必要的
经济损失。


多联产路线生产二甲醚碳减排优势明显
清华-BP清洁能源研究与教育中心  麻林巍
　　近年来随着两步法自主化技术的发展，我国二甲醚产业快速发展，2009年产能达到600万t/a，跃居世界第
一，拟在建项目产能也在3000万t/a左右。2009年9月新奥集团位于内蒙古鄂尔多斯市的40万t/a二甲醚装置
建成投产，是迄今为止我国最大的单厂规模。
　　作为一种新兴的清洁能源，在低碳形势下煤基二甲醚生产的经济性、能耗和碳排放（统称为3E性能）已成
为备受市场关注的热点问题。以下我们设计和模拟了3种二甲醚的生产技术系统，进行3E评价。
    ● 常规路线A：以甲醇为原料，气相法生产20万t/a二甲醚
    ● 煤气化路线B：以煤为原料，两步法生产20万t/a二甲醚
    ● 多联产路线C：在煤气化路线基础上，利用离网风电水解制氢/氧，省去空分和变换装置（极端情况）
　　3E评价指标测评结果如下：
    ● A路线二甲醚吨产品能耗1.4t甲醇，吨产品碳排放6.38kg CO2，吨产品成本4408元；
    ● B路线二甲醚吨产品能耗1.88t煤，吨产品碳排放3.05t CO2，吨产品成本2277元；
    ● C路线二甲醚吨产品能耗1.14t煤＋1.52万度电，吨产品碳排放0.4t CO2，吨产品成本2643元。
　　由此可见，在煤炭坑口采用两步法生产二甲醚其产品经济性指标突出，竞争力最强，但碳排放较高，需要在
碳减排和捕集方面做大量工作；以多联产路线生产二甲醚产品成本较B路线稍高，但在碳排放方面具有明显的优
势，将成为二甲醚生产值得重视的发展方向。


高效合理利用褐煤资源探索符合国情的低碳经济
五环工程公司副总工程师  夏吴
　　褐煤是一种高挥发分、高水分、高灰分、低热值（14MJ/kg左右）、低灰熔点的煤炭资源，具有容易自燃、不
适合长期储存和长距离运输的特性，因此长期以来被视作劣质燃料，其开发利用程度低，大多用作就近发电的燃
料和就近气化的原料。
　　我国褐煤资源丰富，已探明的保有储量达1303亿t，占全国煤炭储量的13%。合理开发和充分利用缺水地区
的褐煤资源，提高褐煤综合利用价值是实现国家能源战略目标一系列工作中值得研究和关注的重要领域。
　　褐煤净化技术主要过程分为两步：第一步是干燥，除掉褐煤中的平衡水分，第二步是轻度热解，除掉一部分
挥发分，使褐煤改质成为物理化学性质相对稳定的优质固体燃料，轻度热解过程可副产部分液态燃料。
　　褐煤净化得到的固体燃料优质洁净煤，性质稳定，可长途运输、长期贮存，消除了褐煤可运输性差的销售半
径约束，同时燃烧特性大大改善，热值提高接近一倍，硫含量也有相当程度降低，是一种优质环保的固体动力燃
料，这种燃料还可以用于高炉喷吹、铁合金等行业的还原剂掺合料。
　　褐煤净化得到的液体燃料的副产量较大，为优质洁净煤的10%～15%。是石油资源的替代物，经过简单分离可
以制得原油价值2～3倍的原油深加工产物，或加氢变成柴油等液态烃类燃料。
　　对褐煤资源进行净化，一方面实现了传统意义上劣质燃料的升级利用，将一种低阶能源转化为燃烧特性、环
保特性和储运特性优良的固体动力燃料，缓解我国东南发达地区优质动力燃料供应紧张局面，扩大优质动力固体
燃料的资源供给渠道；另一方面，也依据资源特点，对褐煤实现高效合理利用。褐煤中容易引起自燃的高含量挥
发份，实际上是高附加值的石油成分的物质，这种物质被提取用作石油替代品，比赋存于燃煤中随煤炭燃烧更有
经济价值，对主要依靠国内资源减轻进口石油依赖有一定意义，大大提升了褐煤利用的增值空间。